| 发明名称 | 一种双基地前视合成孔径雷达成像方法 | ||
| 摘要 | 本发明公开了一种双基地前视合成孔径雷达成像方法。本发明针对现有的方法在双基地前视合成孔径雷达成像处理时的缺陷，采用基于最小二乘多项式拟合的双基地前视SAR点目标响应二维频谱，该频谱是理论精确二维频谱的最小二乘逼近。利用该频谱，根据双基地前视SAR方位空不变、距离空变、距离单元徙动在RD域非线性、多普勒质心距离空变的特点，完成了双基地前视SAR距离徙动校正、二次距离压缩和高阶相位补偿，从而实现了双基地前视SAR的精确聚焦。本发明的方法与现有传统SAR成像方法和双基地前视SAR成像方法相比，成像精度较高。 | ||
| 申请公布号 | CN102147469A | 申请公布日期 | 2011.08.10 |
| 申请号 | CN201010611220.X | 申请日期 | 2010.12.29 |
| 申请人 | 电子科技大学 | 发明人 | 武俊杰;杨海光;黄钰林;杨建宇;李文超;张晓玲;杨晓波;孔令讲 |
| 分类号 | G01S13/90(2006.01)I;G01S7/41(2006.01)I | 主分类号 | G01S13/90(2006.01)I |
| 代理机构 | 电子科技大学专利中心 51203 | 代理人 | 周永宏 |
| 主权项 | 1.一种双基地前视合成孔径雷达成像方法，具体包括如下步骤：步骤一：成像系统参数初始化，包括如下参数：平台速度，记为V，发射平台零时刻位置，记为(x<sub>0T</sub>，y<sub>0T</sub>，z<sub>0T</sub>)，接收站零时刻位置，记为(0，y<sub>0R</sub>，z<sub>0R</sub>)，发射站天线斜视角，记为θ<sub>sT</sub>；接收站天线下视角，记为θ<sub>dR</sub>；发射站中心斜距，记为r<sub>0T</sub>；接收站中心斜距，记为r<sub>0R</sub>，中心频率，记为f<sub>0</sub>；将方位时间向量记为：T<sub>a</sub>＝{-PRI·N<sub>a</sub>/2，-PRI·(N<sub>a</sub>/2-1)，L，PRI·(N<sub>a</sub>/2-1)}<sup>T</sup>，PRI为脉冲重复间隔，N<sub>a</sub>为目标回波方位点数，双基地距离和向量为R<sub>b</sub>(T<sub>a</sub>)＝R<sub>T</sub>(T<sub>a</sub>)+R<sub>R</sub>(T<sub>a</sub>)，其中R<sub>T</sub>(T<sub>a</sub>)、R<sub>R</sub>(T<sub>a</sub>)为发射站和接收站的距离历史，分别为<maths num="0001"><![CDATA[<math><mrow><msub><mi>R</mi><mi>T</mi></msub><mrow><mo>(</mo><msub><mi>T</mi><mi>a</mi></msub><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msqrt><msubsup><mi>r</mi><mrow><mn>0</mn><mi>T</mi></mrow><mn>2</mn></msubsup><mo>+</mo><msup><mi>V</mi><mn>2</mn></msup><msubsup><mi>T</mi><mi>a</mi><mn>2</mn></msubsup><mo>-</mo><msub><mrow><mn>2</mn><mi>r</mi></mrow><mrow><mn>0</mn><mi>T</mi></mrow></msub><msub><mi>VT</mi><mi>a</mi></msub><msub><mrow><mi>sin</mi><mi>θ</mi></mrow><mi>sT</mi></msub></msqrt><mo>,</mo></mrow></math>]]></maths><maths num="0002"><![CDATA[<math><mrow><msub><mi>R</mi><mi>R</mi></msub><mrow><mo>(</mo><msub><mi>T</mi><mi>a</mi></msub><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msqrt><msubsup><mi>r</mi><mrow><mn>0</mn><mi>R</mi></mrow><mn>2</mn></msubsup><mo>+</mo><msup><mi>V</mi><mn>2</mn></msup><msubsup><mi>T</mi><mi>a</mi><mn>2</mn></msubsup><mo>-</mo><msub><mrow><mn>2</mn><mi>r</mi></mrow><mrow><mn>0</mn><mi>R</mi></mrow></msub><msub><mi>VT</mi><mi>a</mi></msub><msub><mrow><mi>cos</mi><mi>θ</mi></mrow><mi>dR</mi></msub></msqrt><mo>,</mo></mrow></math>]]></maths>构造距离频率向量f＝{-f<sub>s</sub>/2，-f<sub>s</sub>/2+f<sub>s</sub>/N<sub>r</sub>，-f<sub>s</sub>/2+2f<sub>s</sub>/N<sub>r</sub>，L，f<sub>s</sub>/2-f<sub>s</sub>/N<sub>r</sub>}，f<sub>s</sub>为距离向采样频率，N<sub>r</sub>为距离向点数；方位频率向量f<sub>a</sub>＝{-PRF/2，-PRF/2+PRF/N<sub>a</sub>，-PRF/2+2PRF/N<sub>a</sub>，L，PRF/2-PRF/N<sub>a</sub>}<sup>T</sup>，PRF为脉冲重复频率；步骤二：计算双基地前视SAR点目标响应二维频谱，将R<sub>b</sub>(T<sub>a</sub>)对方位时间T<sub>a</sub>做M阶最小二乘多项式拟合，得到拟合系数为K<sub>R</sub>＝{k<sub>R0</sub>，k<sub>R1</sub>，k<sub>R2</sub>……k<sub>RM</sub>}，则<maths num="0003"><![CDATA[<math><mrow><msub><mi>R</mi><mi>b</mi></msub><mo>=</mo><msub><mi>k</mi><mrow><mi>R</mi><mn>0</mn></mrow></msub><mo>+</mo><msub><mi>k</mi><mrow><mi>R</mi><mn>1</mn></mrow></msub><msub><mi>T</mi><mi>a</mi></msub><mo>+</mo><msub><mi>k</mi><mrow><mi>R</mi><mn>2</mn></mrow></msub><msubsup><mi>T</mi><mi>a</mi><mn>2</mn></msubsup><mo>+</mo><mo>·</mo><mo>·</mo><mo>·</mo><mo>·</mo><mo>·</mo><mo>·</mo><mo>+</mo><msub><mi>k</mi><mi>RM</mi></msub><msubsup><mi>T</mi><mi>a</mi><mi>M</mi></msubsup><mo>,</mo></mrow></math>]]></maths>采用序列反转方法，得到双基地前视SAR点目标响应二维频谱相位Φ<sub>SR</sub>(f，f<sub>s</sub>)，同时，采用数值计算方法，得到精确的二维频谱数值解Φ<sub>NU</sub>(f，f<sub>s</sub>)；步骤三：将步骤二中的点目标响应的二维频谱相位Φ<sub>SR</sub>(f，f<sub>s</sub>)沿距离频率向量f做多项式展开，将1/(f+f<sub>0</sub>)，1/(f+f<sub>0</sub>)<sup>2</sup>，1/(f+f<sub>0</sub>)<sup>3</sup>沿距离频率向量f做N阶最小二乘多项式拟合，得到拟合系数向量分别为K<sub>f1</sub>＝{k<sub>f10</sub>，k<sub>f11</sub>，k<sub>f12</sub>……k<sub>f1N</sub>}，K<sub>f2</sub>＝{k<sub>f20</sub>，k<sub>f21</sub>，k<sub>f22</sub>……k<sub>f2N</sub>}，K<sub>f3</sub>＝{k<sub>f30</sub>，k<sub>f31</sub>，k<sub>f32</sub>……k<sub>f3N</sub>}，将上述系数带入步骤二求得的双基地前视SAR点目标响应二维频谱相位Φ<sub>SR</sub>(f，f<sub>s</sub>)，得到按照距离频率展开的二维频谱相位<img file="FDA0000041380980000021.GIF" wi="239" he="63" />距离频率一阶项相位因子对应距离单元徙动，记为Φ<sub>rcm</sub>；二阶项相位因子对应二次距离压缩相位，记为Φ<sub>src</sub>；常数项对应方位压缩，记为Φ<sub>az</sub>；步骤四：对接收到的二维回波数据进行二维傅立叶变换，将接收到的双基前视SAR回波信号数据矩阵记为S，沿距离向和方位向分别做二维傅立叶变换，将其变换到二维频域，得到复矩阵S<sub>2f</sub>；步骤五：高阶相位补偿，在二维频域内，通过共轭相乘补偿由计算点目标二维频谱相位<img file="FDA0000041380980000022.GIF" wi="213" he="63" />产生的相位误差，补偿相位因子为：<img file="FDA0000041380980000023.GIF" wi="481" he="63" />得到补偿后的二维频域回波数据<img file="FDA0000041380980000024.GIF" wi="883" he="90" />步骤六：距离向脉冲压缩，对经过步骤五补偿后的二维频域回波数据S<sub>2fpc</sub>，利用常规匹配滤波方法实现距离向脉冲压缩，得到距离压缩后的双基地前视SAR数据，记为S<sub>2frc</sub>；步骤七：二次距离压缩，对经步骤六压缩后的数据，利用参考点处的二次距离压缩相位Φ<sub>src</sub>构造二次距离压缩因子exp{jΦ<sub>src</sub>}，进行二次距离压缩，补偿距离频率的二阶项，得到去除双基地前视SAR的距离方位耦合后的回波数据，记为S<sub>2fsrc</sub>；步骤八：距离单元徙动校正，对经过步骤七得到的数据S<sub>2fsrc</sub>，采用距离向逆傅立叶变换将其变换到距离多普勒域，采用插值实现距离向空变的距离单元徙动校正；步骤九：方位压缩，对经过步骤八的数据，利用产生的不同距离门的方位压缩参考函数exp{jΦ<sub>az</sub>}，最终得到目标成像结果。 | ||
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